繼電保護課件——變壓器保護課件

1、 本章主要內容本章主要內容8.1 8.1 變壓器常見故障、不正常運行及保變壓器常見故障、不正常運行及保護方式護方式8.2 8.2 瓦斯保護瓦斯保護 8.3 8.3 變壓器縱差動保護變壓器縱差動保護 8.4 8.4 電流速斷保護電流速斷保護 8.5 8.5 變壓器后備保護和過負荷保護變壓器后備保護和過負荷保護 8.6 8.6 變壓器的接地保護變壓器的接地保護 第一節(jié)第一節(jié) 變壓器常見故障、不正常運行狀態(tài)及保護變壓器常見故障、不正常運行狀態(tài)及保護配置配置 一、變壓器常見故障、不正常運行狀態(tài)變壓器常見故障、不正常運行狀態(tài) 內部故障內部故障：繞組相間短路、匝間短路、單相接地：繞組相間短路、匝間短路、單

2、相接地短路。短路。外部故障外部故障：絕緣套管及引出線各種相間短路、單：絕緣套管及引出線各種相間短路、單相接地短路。相接地短路。 變壓器不正常運行狀態(tài)變壓器不正常運行狀態(tài)：過負荷、油箱漏油造成：過負荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油溫過高、外部短路引起的過的油面降低、表面油溫過高、外部短路引起的過電流、電壓降低或頻率升高引起的變壓器過勵磁。電流、電壓降低或頻率升高引起的變壓器過勵磁。保護配置保護配置反應變壓器油箱內部的各種故障及油面降低（瓦斯保反應變壓器油箱內部的各種故障及油面降低（瓦斯保護）護）變壓器引出線、套管及繞組的相間短路（縱差動變壓器引出線、套管及繞組的相間短路（縱差動保護或電流速斷保

3、護保護或電流速斷保護 ）外部相間短路引起的變壓器過電流外部相間短路引起的變壓器過電流 （過電流保護）（過電流保護）變壓器高壓繞組接地（接地保護）變壓器高壓繞組接地（接地保護）過負荷（過負荷保護）過負荷（過負荷保護）過勵磁（過勵磁保護）過勵磁（過勵磁保護）第二節(jié)第二節(jié) 主變壓器瓦斯保護主變壓器瓦斯保護基本原理基本原理：它是反應油箱內部所產生的氣：它是反應油箱內部所產生的氣體或油流而動作。體或油流而動作。作用作用：反應變壓器油箱內的各種故障以及：反應變壓器油箱內的各種故障以及油面降低油面降低測量元件測量元件：瓦斯繼電器瓦斯繼電器出口方式出口方式：跳開變壓器各側斷路器；對于：跳開變壓器各側斷路器；對

4、于發(fā)變組接線，保護動作于全停、啟動快切。發(fā)變組接線，保護動作于全停、啟動快切。瓦斯繼電器安裝示意圖一、瓦斯繼電器結構及工作情況一、瓦斯繼電器結構及工作情況正常運行：正常運行：開口杯向上傾斜，干簧開口杯向上傾斜，干簧接點打開接點打開內部輕微故障：內部輕微故障：氣體聚集在上部，氣體聚集在上部，使開口杯向下轉動，輕瓦斯干簧接使開口杯向下轉動，輕瓦斯干簧接點閉合，發(fā)出信號（氣體容積定值：點閉合，發(fā)出信號（氣體容積定值：250-300250-300立方厘米）立方厘米）內部嚴重故障：內部嚴重故障：產生大量氣體，推產生大量氣體，推動檔板運動，重瓦斯的干簧接點閉動檔板運動，重瓦斯的干簧接點閉合，起動出口繼電器

5、，斷開變壓器合，起動出口繼電器，斷開變壓器兩側斷路器（定值：油流速度兩側斷路器（定值：油流速度1.11.1米米/ /秒秒) )漏油使油面降低：漏油使油面降低：上開口杯轉動，上開口杯轉動，輕瓦斯動作也發(fā)出信號輕瓦斯動作也發(fā)出信號。 二、原理接線二、原理接線 bRKSKCOXBKGR號信號信時延至他保護來由變壓器其跳閘1QF1QF跳閘跳閘2QF2QF跳閘跳閘瓦斯保護直流回路展開圖瓦斯保護直流回路展開圖第三節(jié)變壓器縱差動保護第三節(jié)變壓器縱差動保護一、基本原理及實現(xiàn)時的特點一、基本原理及實現(xiàn)時的特點 二、采用二、采用 BCHBCH型差動繼電器構成的型差動繼電器構成的 差動保護差動保護三、二次諧波制動的

6、變壓器差動保護三、二次諧波制動的變壓器差動保護 一、基本原理一、基本原理II1K1TA2TATM1I2IKI1I 2I KDII2K1TA2TATM1I2IKI1I 2I KD二、變壓器縱差保護特殊問題二、變壓器縱差保護特殊問題引起不平衡引起不平衡電流增大的因素電流增大的因素變壓器高、低壓兩側電流的大小和相位不同變壓器高、低壓兩側電流的大小和相位不同變壓器空載投入的勵磁涌流變壓器空載投入的勵磁涌流帶負荷調壓的變壓器運行中改變分接頭帶負荷調壓的變壓器運行中改變分接頭電流互感器計算變比與標準變比不同電流互感器計算變比與標準變比不同兩側電流互感器型號不同兩側電流互感器型號不同 IIIIIIIIIYA

7、IYBIYCIdAIdBIdCIdaIdbIdcIYaIYbIYcIABCabcnm 1 1、數(shù)值補償和相位補償、數(shù)值補償和相位補償 變壓器星形側電流互感器按角形變壓器星形側電流互感器按角形接線?；ジ衅髯儽葹椋航泳€。互感器變比為： 變壓器角形側電流互感器按星形變壓器角形側電流互感器按星形接線?；ジ衅髯儽葹椋航泳€。互感器變比為： 5)()(dNdTAIn53)()(YNYTAIn 2 2、變壓器勵磁涌流的影響、變壓器勵磁涌流的影響 正常運行時，勵磁電流僅為正常運行時，勵磁電流僅為變壓器額定電流的變壓器額定電流的3 35 5，所，所以對保護無影響。而當變壓器空以對保護無影響。而當變壓器空載投入或外

8、部短路故障切除電壓載投入或外部短路故障切除電壓恢復時，勵磁電流可達額定電流恢復時，勵磁電流可達額定電流的的6 68 8倍，這稱為勵磁涌流倍，這稱為勵磁涌流。 勵磁涌流的特點及采取的措施勵磁涌流的特點及采取的措施1 1）含有大量的非周期分量，使勵磁）含有大量的非周期分量，使勵磁涌流波形偏于時間軸的一側；涌流波形偏于時間軸的一側；2 2）勵磁涌流中含有大量的二次諧波）勵磁涌流中含有大量的二次諧波電流分量；電流分量；3 3）勵磁涌流相鄰波形之間存在）勵磁涌流相鄰波形之間存在“間間斷角斷角”。 （1 1）采用具有速飽和變流器）采用具有速飽和變流器的的BCHBCH型差動繼電器構成變壓型差動繼電器構成變壓

9、器縱差動保護。器縱差動保護。 （2 2）采用二次諧波制動原理）采用二次諧波制動原理構成變壓器縱差動保護。構成變壓器縱差動保護。 （3 3）采用鑒別波形間斷角原）采用鑒別波形間斷角原理構成變壓器縱差動保護。理構成變壓器縱差動保護。 三、采用三、采用 BCHBCH型差動繼電器構成的差動保護型差動繼電器構成的差動保護 1 1、速飽和變流器工作原理、速飽和變流器工作原理 2 2、BCHBCH2 2型差動繼電器的工作原理型差動繼電器的工作原理 3 3、原理接線圖、原理接線圖 非周期分量電流的存在，破壞了其非周期分量電流的存在，破壞了其中的周期分量電流的傳變。中的周期分量電流的傳變。 ISUAKINNIK

10、satBsatBBB120NIKNioperBB130 I1IKIKN K KAC KNdN2bN1bNBA112NABCBC1KKBC BCHBCH2 2型繼電器，是在速型繼電器，是在速飽和變流器的基礎上，再加上飽和變流器的基礎上，再加上短路線圈，以改善躲過非周期短路線圈，以改善躲過非周期分量的性能。分量的性能。 2/ KKNN 保持短路線圈保持短路線圈 繼電器的動作安匝不變。繼電器的動作安匝不變。動作電流的整定原則動作電流的整定原則躲電流互感器二次回路斷線躲電流互感器二次回路斷線躲變壓器空載投入的勵磁涌流躲變壓器空載投入的勵磁涌流躲保護區(qū)外短路時流過保護的最大不平衡電流躲保護區(qū)外短路時流過

11、保護的最大不平衡電流四、二次諧波制動的變壓器差動保護四、二次諧波制動的變壓器差動保護1 1、原理接線圖、原理接線圖 2 2、組成部分及作用、組成部分及作用 2C3C4C1C5C1UR2UR4UR3UR4U3U1U5R4R3R2R6R1R1WR8R7R2WR10R9RKCKCKPKP413.04.05.06.05.225.1電壓形成回路及動作判據(jù)電壓形成回路及動作判據(jù)operIIIIUUUUUUIIUIIUIIU ；動作判據(jù)：差動速斷部分：，動作判據(jù)：，總的制動電壓：二次諧波制動電壓二次諧波制動部分：；比率制動電壓動作電壓比率制動部分：|213max241max242212214211 1 1、

12、比率制動部分是用于防止外部短路時，、比率制動部分是用于防止外部短路時，由于不平衡電流影響而造成誤動作。由于不平衡電流影響而造成誤動作。2 2、二次諧波制動部分的作用，是防止變、二次諧波制動部分的作用，是防止變壓器空載投入時出現(xiàn)勵磁涌流而造成保護壓器空載投入時出現(xiàn)勵磁涌流而造成保護誤動作。誤動作。3 3、差動電流速斷部分作用，防止變壓器、差動電流速斷部分作用，防止變壓器內部發(fā)生嚴重故障時，差動繼電器拒動和內部發(fā)生嚴重故障時，差動繼電器拒動和加快切除故障。加快切除故障。 工作情況工作情況正常運行及區(qū)外短路：正常運行及區(qū)外短路：U U1 1小，小， U U4 4大，所以保護不動大，所以保護不動保護區(qū)

13、內短路：保護區(qū)內短路：U U1 1大、大、 U U4 4小、小、 U U2 2也較小，所以保護動作；若也較小，所以保護動作；若區(qū)內嚴重故障，滿足差動速斷動作條件時，則區(qū)內嚴重故障，滿足差動速斷動作條件時，則差動速斷保護動作。差動速斷保護動作。變壓器空載投入：變壓器空載投入：U U2 2較大，較大， U U1 1和和U U4 4相等，所以保護不會誤動作。相等，所以保護不會誤動作。Ioper（ Inub ）Ibrk （ Ik ）Ioper.0Ibrk.0Ik.maxInub.max動作區(qū)動作值整定原則動作值整定原則衡電流整定按躲區(qū)外短路最大不平）制動系數(shù)（）：一般取最小制動電流（取的不平衡電流整定

14、一般負荷電流下）：按照躲變壓器最大最小動作電流（:) 15 . 0()4 . 02 . 0(.brkoperkbrknobrknooperIIKIIIIKAIKS1TCTAQF1信號QF22TCKCO1K電電流流速速斷斷保保護護單單相相原原理理接接線線 2K第四節(jié)第四節(jié) 電流速斷保護電流速斷保護整定原則：整定原則： 1 1）躲過外部）躲過外部K2K2短路時流過保護的最短路時流過保護的最 大短路電流。大短路電流。 2 2）躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流。）躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流。 靈敏度校驗靈敏度校驗: : 在保護安裝處在保護安裝處K1K1點發(fā)生兩相金屬性短點發(fā)生兩相金屬性短路進行校驗路

15、進行校驗 電流速斷保護的特點電流速斷保護的特點1 1、應用范圍應用范圍：容量較小的變壓器，且其過電流保護：容量較小的變壓器，且其過電流保護動作時間大于動作時間大于0.50.5秒。秒。2 2、作用作用：與瓦斯保護共同作為變壓器相間短路主保：與瓦斯保護共同作為變壓器相間短路主保護。護。3 3、保護區(qū)：保護區(qū)：一般只能延伸到低壓繞組的一部分。一般只能延伸到低壓繞組的一部分。第五節(jié)第五節(jié) 變壓器相間短路的后備保護及過變壓器相間短路的后備保護及過負荷保護負荷保護作用：作用：作為變壓器相間短路的近后備保護作為變壓器相間短路的近后備保護 ，一般，一般情況下，還作為下一相鄰元件的遠后備保護情況下，還作為下一相

16、鄰元件的遠后備保護出口方式出口方式：保護延時動作于跳閘。：保護延時動作于跳閘。 一、變壓器的過電流保護；一、變壓器的過電流保護；二、低電壓起動的過電流保護；二、低電壓起動的過電流保護；三、復合電壓起動的過電流保護三、復合電壓起動的過電流保護 ；四、負序電流和單相低電壓起動的四、負序電流和單相低電壓起動的 過電流保護。過電流保護。各電流保護原理示意框圖各電流保護原理示意框圖 KAttKAtKAKA1t112KA一、變壓器過電流保護一、變壓器過電流保護應用范圍應用范圍：容量較小變壓器：容量較小變壓器接線：接線：與線路過電流保護類似與線路過電流保護類似問題問題：應用在大容量變壓器上時，該保護靈敏度很

17、難：應用在大容量變壓器上時，該保護靈敏度很難滿足要求滿足要求KAIKTKS1TCQF2TAQF1t信號KCO2TC過電流保護原理接線過電流保護原理接線 電流繼電器動作電流整定原則電流繼電器動作電流整定原則 躲過變壓器可能出現(xiàn)的最躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流。大負荷電流。 maxlresreloperIKKINmaxlI1nnINssmaxlIKI（N N臺變壓器并列運行）臺變壓器并列運行）（降壓變壓器）（降壓變壓器） 二、低電壓啟動的過電流保護二、低電壓啟動的過電流保護測量元件測量元件：電流繼電器和低電壓繼電器：電流繼電器和低電壓繼電器特點特點：靈敏度高于一般的過電流保護。：靈敏度高于一般

18、的過電流保護。出口邏輯關系出口邏輯關系：兩個測量元件都動作，保護才動作跳：兩個測量元件都動作，保護才動作跳閘閘aUbUcU跳1QF跳2QFTV二次斷線動作值的整定原則動作值的整定原則電流繼電器：電流繼電器：躲變壓器正常運行時的額定電流。躲變壓器正常運行時的額定電流。NresreloperIKKI低電壓繼電器整定原則：低電壓繼電器整定原則：正常運行情況下母線上可能出現(xiàn)正常運行情況下母線上可能出現(xiàn)最低工作電壓時，該繼電器不動最低工作電壓時，該繼電器不動作作 。 NoperU)6 . 05 . 0(U3 3、靈敏度校驗：、靈敏度校驗： 按后備保護范圍末端發(fā)生短路故障按后備保護范圍末端發(fā)生短路故障進行

19、校驗。進行校驗。 )2 . 1 ( 5 . 13 . 1oper(2)minksenIIK)2 . 1 ( 5 . 13 . 1(3)maxkopersenUUK三、復合電壓啟動的過電流保護三、復合電壓啟動的過電流保護對稱短路的測量元件對稱短路的測量元件：低電壓繼電器和過電流繼電器：低電壓繼電器和過電流繼電器不對稱短路的測量元件不對稱短路的測量元件：負序電壓繼電器和過電流繼：負序電壓繼電器和過電流繼電器電器特點：特點：不對稱短路時，電壓元件靈敏度高于低電壓啟不對稱短路時，電壓元件靈敏度高于低電壓啟動的過電流保護動的過電流保護1 1、原理接線：、原理接線：UQF1QF2KVNIIKA1IUZab

20、ctKM信號QF1跳QF2跳斷線信號電壓回路KA2KA3KVUKTKCOKSaUbUcU跳1QF跳2QFTV二次斷線負序電壓繼電器整定原則：負序電壓繼電器整定原則： 躲過正常運行時負序電壓濾過躲過正常運行時負序電壓濾過器出現(xiàn)的最大不平衡電壓。器出現(xiàn)的最大不平衡電壓。Noper2U)07. 006. 0(U2 . 1oper2min2senUUK四、負序電流和單相式低電壓啟動的過四、負序電流和單相式低電壓啟動的過電流保護電流保護對稱短路的測量元件對稱短路的測量元件：單相低電壓繼電器和過電流繼：單相低電壓繼電器和過電流繼電器電器不對稱短路的測量元件不對稱短路的測量元件：負序電流繼電器：負序電流繼電

21、器特點：特點：不對稱短路時，電流元件靈敏度高于低電壓啟不對稱短路時，電流元件靈敏度高于低電壓啟動的或復合電壓啟動的過電流保護動的或復合電壓啟動的過電流保護UI信號tKMNAZIKCO其他保護來由變壓器電壓回路斷線信號QF1跳QF2跳QF1QF2KA1KA2KSKUVKTab負序電流繼電器動作電流整定原則負序電流繼電器動作電流整定原則 躲過變壓器正常運行時負序電流濾躲過變壓器正常運行時負序電流濾過器輸出的最大不平衡電流過器輸出的最大不平衡電流 。Noper2I )2 . 01 . 0(I25. 1oper2min2senIIK五、變壓器的過負荷保護五、變壓器的過負荷保護測量元件測量元件：電流繼電

22、器：電流繼電器出口方式出口方式：發(fā)出過負荷信號：發(fā)出過負荷信號 變壓器過負荷電流大多數(shù)情況下變壓器過負荷電流大多數(shù)情況下三相是對稱的，因此只裝設對稱過負三相是對稱的，因此只裝設對稱過負荷保護。即只用一個電流繼電器接于荷保護。即只用一個電流繼電器接于任一相電流之中，動作時經(jīng)延時作用任一相電流之中，動作時經(jīng)延時作用于信號。于信號。 過負荷保護的動作電流應躲過變壓過負荷保護的動作電流應躲過變壓器額定電流。器額定電流。 過負荷保護的動作時限，應比過電過負荷保護的動作時限，應比過電流保護的最大時限增加一個時限階差流保護的最大時限增加一個時限階差t t。 第六節(jié)第六節(jié) 變壓器的接地保護變壓器的接地保護中性

23、點可能接地或不接地的分級絕緣變壓器的接地保護中性點可能接地或不接地的分級絕緣變壓器的接地保護零序電流保護零序電流保護：當變壓器中性點接地時作為接：當變壓器中性點接地時作為接地保護，以短時限跳母聯(lián)，長時限跳變壓器兩地保護，以短時限跳母聯(lián)，長時限跳變壓器兩側斷路器側斷路器間隙零序過流保護：間隙零序過流保護：當變壓器中性點不接地時當變壓器中性點不接地時作為接地保護作為接地保護零序過電壓保護零序過電壓保護：做間隙零序過流保護的輔助：做間隙零序過流保護的輔助保護，當變壓器中性點不接地時作為接地保護。保護，當變壓器中性點不接地時作為接地保護。一、原理框圖：一、原理框圖：03U03I1t03I2t0t1QF1QF1TA2TAQSF）（跳解列、滅磁QF1）（跳母線解列QFHTQF1tttttt12max1二、整定計算：二、整定計算： 零序電流保護的動作電流與相鄰元零序電流保護的動作電流與相鄰元件零序后備保護動作電流配合整定。件零序后備保護動作電流配合整定。 LoperbsuiIKK0oper0I 動作時限與相鄰元件零序電流動作時限與相鄰元件零序電流后備保護的時限配合整定。后備保護的時限配合整定。 零序電壓元